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    摘要：海上天然氣平臺(tái)有一套由Allen-Bradley PLC 5組成的 ESD系統(tǒng)，和一套由 EMERSON 8.0 版本DeltaV組成的 DCS。兩者之間的通信由PLC 5 1771 KE模塊和DeltaV可編程通信接口卡把各自的信號(hào)都轉(zhuǎn)換成 RS232 而進(jìn)行的。但是發(fā)現(xiàn)兩套系統(tǒng)之間通信不穩(wěn)定，出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)包，丟包甚至通信完全中斷的情況。通過分析故障現(xiàn)象，檢查通信線路和設(shè)置，在沒有改變其他設(shè)置和參數(shù)的情況下，把接線方式改成采用流量控制后，通信不穩(wěn)定甚至中斷問題得到徹底解決，沒有再出現(xiàn)故障。關(guān)鍵詞：自動(dòng)化；通信；AB PLC 5；DeltaV；握手 

    Abstract: The seaborne natural gas platform has one set of ESD system formed by Allen-Bradley PLC 5 and one set of Emerson 8.0 DeltaV system. The communication between them was achieved by PLC 5 1771 card and DeltaV interface card which transfes the signals to RS232 respectively. But it was found that the communication is not stable, and leads data loss and even totally broken. The problem can be completely solved when the cable connection was modified to use handshaking while others setting remained unchanged.

    key words: Automation; Communication; PLC5; DeltaV; Handshaking

    1　引言

    崖城Y13-1氣田原來DCS系統(tǒng)是由EMERSON ROSEMOUNT SYSTEM 3組成的，ESD系統(tǒng)是由Allen-Bradley PLC 5組成。這套DCS系統(tǒng)是20年前購買的，現(xiàn)在市場上很難找到備件，決定把它升級(jí)成EMERSON DeltaV 8.0系統(tǒng)。升級(jí)后DCS系統(tǒng)和 ESD系統(tǒng)的通信方式不變，由Allen-Bradley PLC 5的1771 KE模塊 （Series B）把DH+信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS232信號(hào)，DeltaV系統(tǒng)是由可編程通信接口卡（Series 2）把Ethernet信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS232信號(hào)，通過通信線把兩塊卡相連，再在各自的系統(tǒng)里做相應(yīng)的設(shè)置，這樣兩個(gè)系統(tǒng)間的通信就建立起來了。在這個(gè)工作完成后的前5天，通信良好。之后3天在DeltaV的操作界面上能夠觀察到數(shù)據(jù)錯(cuò)包和丟包現(xiàn)象，而且越來越嚴(yán)重，最后由于錯(cuò)包和丟包太多，造成通信完全中斷，KE卡和可編程通信接口卡也出現(xiàn)紅燈報(bào)警[1]。影響了氣田的安全運(yùn)行。

    2　故障處理

    為了解決這個(gè)問題，從硬件和軟件著手。硬件上更換了KE卡、可編程通信接口卡和通信線。軟件上重新檢查了通信設(shè)置，包括地址，波特率，校驗(yàn)位和校驗(yàn)方式[2]，確保這些設(shè)置在兩個(gè)系統(tǒng)是一致的。而且接線方式和參數(shù)設(shè)置和出廠測試是一樣的。又確認(rèn)供電、溫度、濕度和噪聲等系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境和升級(jí)前沒有變化。但是問題還是和以前一樣，正常運(yùn)行幾天后，然后數(shù)據(jù)包出錯(cuò)和丟失問題再次出現(xiàn)，最后通信完全中斷。

   3　采用握手接線方式

    在處理故障的時(shí)候發(fā)現(xiàn)RS-232的接線方式是把各自的DSR和DTR信號(hào)線短接，把握手信號(hào)旁通了，如圖1所示。筆者嘗試采用握手信號(hào)，把各自的DTR和DSR相接，如圖2所示[3]。

                           
                                           圖1 不握手接線方式

                            
                                         圖2 握手接線方式
 
    4　結(jié)果

    按圖2接線后，通信即時(shí)恢復(fù)，卡上紅燈報(bào)警消除，數(shù)據(jù)交換正常。到現(xiàn)在已經(jīng)運(yùn)行了2年，再?zèng)]有出現(xiàn)數(shù)據(jù)包出錯(cuò)或丟失和現(xiàn)通信中斷的情況，至此這個(gè)通信問題完全解決。

    5　原因分析

    既然兩個(gè)系統(tǒng)間的通信已經(jīng)建立而且開始時(shí)是正常的，只是過了一段時(shí)間才出現(xiàn)問題的。說明參數(shù)的設(shè)置應(yīng)該是對(duì)的，有可能是由于數(shù)據(jù)量太大變成擁塞最后完全癱瘓的。那么采用握手信號(hào)來進(jìn)行流量控制就正好能夠解決問題。而在廠家測試時(shí)也是沒有用握手信號(hào)但通信沒有發(fā)現(xiàn)問題，而且這也是DeltaV可編程通信接口卡手冊(cè)上允許的。廠家測試時(shí)可能是通信數(shù)據(jù)量較少，PLC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)單一，測試時(shí)間也只有兩天，所以沒有暴露出問題。

    流量控制，是為了保證傳輸雙方都能正確地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)而不會(huì)丟失。如果發(fā)送的速度大于接收的速度，而接收端的處理器來不及處理，則緩沖區(qū)在一定時(shí)間后溢出，造成以后發(fā)送來的數(shù)據(jù)無法進(jìn)入緩沖區(qū)而漏失[3]。解決這個(gè)問題的辦法是讓接收方通知發(fā)送端何時(shí)發(fā)送及何時(shí)停止發(fā)送。流量控制又稱為握手（Hand Shaking），常用的方式有硬件握手和軟件握手[4]。

    我們采用了硬件握手方式。在接線上把對(duì)方DTR（Data Terminal Ready 和DSR(Data Set Ready)相連接，發(fā)送方通過DSR告訴對(duì)方我準(zhǔn)備好了，如果接收方通過DTR回應(yīng)說我也準(zhǔn)備好了，那么發(fā)送方才開始發(fā)送數(shù)據(jù)，否則就等待，直到對(duì)方回應(yīng)準(zhǔn)備好[5]。CTS（Clear to send） 和RTS(Ready to Send) 信號(hào)沒有連接。

    6　結(jié)語

    接線方式改成采用握手信號(hào)后，運(yùn)行了2年，再?zèng)]有出現(xiàn)數(shù)據(jù)包出錯(cuò)或丟失的現(xiàn)象，更沒有出現(xiàn)通信中斷的情況，問題得到完全解決。實(shí)踐證明在PLC 5和 DeltaV采用RS-232串行通信時(shí)需要正確地連接成握手方式，有利于控制流量，否則在實(shí)際應(yīng)用時(shí)由于數(shù)據(jù)交換量大和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，會(huì)出現(xiàn)通信錯(cuò)包，丟包堵塞，甚至中斷現(xiàn)象。

    參考文獻(xiàn)：

    [1] 王志鵬, 可編程邏輯器原理與程序設(shè)計(jì)[M]. 北京: 國防工業(yè)出版社, 2005.

    [2] ALLEN-Bradley Driver for DeltaV Series 2 Programmable Serial Interface Card User Manual, 2011, 

    [3] 陳光軍, 數(shù)據(jù)通信技術(shù)與應(yīng)用[M]. 北京: 北京郵電大學(xué)出版社, 2005. 

    [4] 李斯偉, 雷新生, 數(shù)據(jù)通信技術(shù)[M]. 北京: 人民郵電出版社, 2004. 

    [5] 王華忠. 監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集 (SCADA) 系統(tǒng)及其應(yīng)用[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2010. 

    作者簡介

    蘭明光（1970-），男，江西高安人，高級(jí)工程師，學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)就職于中海石油（中國）有限公司崖城作業(yè)公司，主要從事自動(dòng)化系統(tǒng)的維護(hù)管理方面的工作。